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COMANDOS HIDRÁULICOS JAparC Comandos Hidráulicos & Pneumaticos Notas de aula para o professor de José Aparecido da Costa prof.joseap@cetcongonhas.com.br Abordagem Atuadores Hidráulicos: ⚫Cilindros Hidráulicos ⚫Motores Hidráulicos ⚫Osciladores Hidráulicos ATUADORES HIDRÁULICOS ATUADORES HIDRÁULICOS ATUADORES HIDRÁULICOS ATUADORES HIDRÁULICOS São elementos responsáveis pela função de aplicação de força e/ou movimento num circuito hidráulico. Os cilindros são os atuadores lineares, enquanto que os atuadores rotativos podem ser classificados em motores e osciladores hidráulicos. ATUADORES HIDRÁULICOS- Cilindros A função básica de um cilindro é transformar força, potência ou energia hidráulica em força, potência ou energia mecânica. Tipos de Cilindros Quanto ao princípio de funcionamento, os cilindros podem ser classificados em: - cilindros de simples ação; a) Cilindros de simples ação Nos cilindros de simples ação ou simples efeito, o movimento ocorre por efeito de pressão e vazão hidráulicas em um sentido, enquanto que no outro sentido, o movimento ocorre por efeito de um outro agente qualquer, que não o fluido hidráulico - cilindros de simples ação; Tipos de Cilindros - cilindros de dupla ação. Podem ainda ser classificados em função de suas características construtivas, como por exemplo, cilindros de haste dupla, telescópicos, entre outros. b)Cilindros de dupla ação Neste tipo de cilindro, o movimento do pistão ocorre através da entrada de fluido em qualquer uma das tomadas a uma determinada vazão e pressão. - Cilindro de dupla ação - cilindros de dupla ação. c) Cilindros de haste dupla É um tipo de cilindro de duplo efeito. São utilizados, quando se deseja executar movimentos tanto no avanço, quanto no retorno, ou ainda quando se quer forças iguais nos dois sentidos de atuação para uma dada pressão do fluido Cilindro de haste dupla d) Cilindro telescópico É aplicado quando se torna necessário um longo curso de atuação, mas ao se retrair o cilindro deve ocupar o menor espaço possível. – Cilindro telescópico – Cilindro telescópico Vedações Vedação com anel O-ring Vedação tipo Back-up – Princípio do back-up para evitar o estrangulamento do anel O-ring. Vedações Em um cilindro hidráulico, temos, normalmente, duas câmaras trabalhando a pressões diferentes (dupla ação), ou somente uma (simples ação). Se não houver uma perfeita vedação entre essas câmaras ou mesmo entre o cilindro e o ambiente, teremos uma perda de pressão e vazão muito grande que não permitirá o trabalho ideal do equipamento. Existem diversos tipos de vedação que variam de acordo com o tipo de trabalho que o cilindro executará, assim como, a pressão máxima que ele suportará. Vedações a) Anéis de segmento São confeccionados a partir do ferro fundido. Proporciona baixo atrito, melhorando o rendimento, principalmente dos cilindros de alta velocidade. É uma garantia de vida longa e alta velocidade. b) Anéis do tipo “O” (O-Ring) Os anéis de vedação do tipo O-Ring são anéis de borracha de seção circular. Quando submetidos a pressão superior a 105 bar, podem se estrangular. Neste caso, utiliza- se o sistema back-up, que consiste da limitação do O-Ring por dois anéis laterais de teflon, que servem de encosto. Figura 38.a – Vedação com anel O-ring Figura 38.a – Vedação tipo Back-up Figura 39 – Princípio do back-up para evitar o estrangulamento do anel O-ring. c) Anéis em “V” São utilizados em grupos de 2, 4 ou 6 anéis. Para cada 35 a 50 bar, coloca-se um anel. Nos cilindros de dupla ação, utiliza-se um jogo em cada lado do pistão. d) Anéis em “U” e “Block V” Os anéis “U” são mais econômicos que o anterior. São de borracha e de fácil reposição. Tem, no entanto, vida mais curta que os anéis “V”. Para os sistemas com pressão elevada, recomenda-se os anéis Block V para um melhor rendimento do equipamento. Figura 41 - Anéis em “U” e “Block V” e) Anéis tipo “copo” e tipo “lábio” Como trabalham a baixa pressão, recomenda-se o uso em cilindros pneumáticos. A figura 42 ilustra à esquerda o anel tipo copo e à direita o anel lábio de dupla ação. Figura 42 - Anéis tipo “copo” e tipo “lábio” III.5.1.3 - Dimensionamento Geralmente, o que mais nos interessa em um cilindro, é a força que ele pode fornecer, assim com, a velocidade de trabalho ou o tempo de avanço e retorno. Basicamente, as fórmulas mais empregadas para o cálculo dos cilindros são: – Motores Hidráulicos Os motores hidráulicos convertem energia hidráulica em energia mecânica. Isto sob a forma de torque e rotação. Construtivamente, o motor hidráulico assemelha-se a uma bomba hidráulica, excetuando-se a aplicação, que é inversa uma da outra. – Tipos de Motores Assim como as bombas, os motores podem ser unidirecionais ou bidirecionais. Podem também, ser de vazão fixa ou variável. Os motores podem ser classificados conforme o princípio de funcionamento e construção. Os principais tipos construtivos são: · motor de engrenagens · motor de palhetas · motor de pistões radiais ou axiais Dependendo das características construtivas de uma bomba hidráulica, ela poderá ser utilizada como motor hidráulico analogia entre uma bomba e um motor de engrenagens. De forma análoga o princípio de funcionamento dos motores de palheta e de pistões são o inverso do funcionamento das bombas de palheta e de pistões respectivamente. – Dimensionamento Para o dimensionamento de um motor hidráulico, o importante é saber o torque e a rotação necessários, e quanto o motor poderá nos fornecer. O torque é o produto da força pelo braço de aplicação da mesma.O torque de um motor hidráulico vai depender basicamente da pressão a ele fornecida e da área dos elementos internos onde esta pressão atua. Quanto à rotação dependerá basicamente da vazão fornecida ao motor e de seu volume interno. – Dimensionamento Podemos observar que existe uma relação direta entre o torque e a pressão e ainda, entre a rotação e a vazão. Fórmulas básicas para o dimensionamento de um motor hidráulico. a) Torque b)Velocidade c)Potência – Aplicações e Comparações Os motores hidráulicos tem aplicações diversas, como em guindastes, perfuradoras, máquinas operatrizes, bobinadeiras, etc.. Quando da especificação de um motor, existe sempre a dúvida de quando instalar um motor hidráulico, térmico ou elétrico. – Aplicações e Comparações Os motores térmicos, só serão utilizados em equipamentos móveis (veículos) ou na ausência de outra fonte de energia (geradores), isto, devido ao elevado custo dos combustíveis. Assim apresenta- se uma comparação entre os motores elétricos e hidráulicos. a) Relação peso/potência A relação peso/potência do motor hidráulico é menor que no motor elétrico, ou seja, para a mesma potência o motor hidráulico é muito mais leve que o motor elétrico. b) Rendimento O motor elétrico possui rendimento superior, em média 90 a 95%, contra uma faixa de 70 a 85% dos motores hidráulicos de engrenagens e de 85 a 90% dos motores hidráulicos de palhetas e pistões c) Condições adversas Os motores hidráulicos podem trabalhar imersos em quase todos os tipos de fluidos, além de poderem trabalhar em ambientes agressivos explosivos, o que para a utilização de motores elétricos exigiria uma construção especial, onerando seu custo. d) Performance. Os motores hidráulicos podem ter suas velocidades reguladas mais simplesmente que nos motores elétricos. Basta adicionar uma válvula reguladora de vazão ao sistema. Além disto, os motores hidráulicos mantém um torque praticamente constante com a variação da velocidade, assim como permite a regulagem do torque com a adição de uma válvula reguladora de pressão. e) Reversibilidade. Por possuírem uma menorrelação peso/potência do que um motor elétrico, o motor hidráulico gasta menos energia para uma reversão instantânea, especialmente a altas velocidades. Osciladores – Osciladores hidráulicos de palhetas. Osciladores Assim como os motores hidráulicos, os osciladores convertem energia hidráulica em energia mecânica. Isto sob a forma de torque e rotação, caracterizando-se no entanto pela baixa rotação, elevado torque e a limitação de giro em um determinado número de graus. 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